Контроль влажности

Термогигрометры — это высокоточные измерительные приборы, предназначенные для синхронного контроля двух ключевых параметров микроклимата: температуры и относительной влажности воздуха. Работа термогигрометров основывается на интеграции в прибор двух типов сенсоров: термического и гигрометрического. Термогигрометры используются для мониторинга показателей воздуха санитарным нормам, определения остаточной влажности, точки росы, уровня комфортности и т.д.

Термогигрометры применяются в разных сферах:

• Фармацевтика и биотехнологии. Для валидации климатических условий в чистых зонах, мониторинга условий хранения термолабильных препаратов.
• Пищевая промышленность. Для контроля параметров в холодильных камерах, и камерах сушки, для оптимизации процессов ферментации.
• Музеи и архивы. Для предотвращения деградации артефактов.
• ЦОДы и ИКТ. Для предупреждения конденсации влаги на оборудовании.
• Аттестация рабочих мест. Проверка показателей микроклимата в офисах, производственных помещениях на соответствие санитарным нормам.

Критерии выбора гигротермометра

При выборе гигрометра необходимо отталкиваться от тех целей, с которыми прибор будет использоваться. В зависимости от этого выбирается модель с соответствующим сенсором, типом зонда. Также нужно обратить внимание на следующие параметры:

• Точность измерений. На нее влияют погрешность сенсоров и алгоритмы компенсации внешних факторов. Для ответственных объектов, например, фармпроизводства, необходим прибор с минимальной погрешностью. В менее ответственных сценариях, например, при контроле микроклимата на складах, допустимы устройства с большей погрешностью.
• Диапазон измерений. Должен соответствовать эксплуатационным условиям. Отдельное внимание стоит уделить верхнему пределу измерения влажности: в процессах с риском образования тумана (100% RH) требуются модели с защитой от конденсата, использующие алгоритмы математической коррекции показаний.
• Тип сенсоров. Этот показатель влияет на долговременную стабильность и пригодность прибора для эксплуатации в определенной среде.
• Интерфейсы. Определяют возможность интегрировать прибор в систему управления. Например, для подключения к SCADA-системам необходимы приборы с промышленными протоколами типа Modbus RTU или BACnet MS/TP. Для распределенных сетей мониторинга подходят IoT решения. Для критически важных объектов стоит выбирать модели с резервными каналами связи, например, беспроводной интерфейс и поддержка Ethernet.
• Встроенная память. Наличие встроенной памяти может быть полезно в тех случаях, когда требуется проводить много контрольных измерений в течение определенного периода. Например, на крупных объектах может требоваться регулярный мониторинг в разных местах, после чего высчитывается усредненное значение. В этом случае устройства с встроенной памятью — оптимальны.
• Конструкция. Стационарные устройства подходят для контроля микроклимата на рабочих местах, в лабораторных условиях. Портативные подходят для мобильных измерений. Также необходимо учитывать и особенности монтажа прибора. Например, в распределенных системах большое значение имеет длина кабелей, соединяющих сенсор с преобразователем.

Типы сенсоров в термогигрометрах

• Емкостные. Основаны на изменении диэлектрической проницаемости гигроскопичного материала при изменении показателей влажности. Основное преимущество — линейная характеристика и устойчивость к конденсации, однако длительное воздействие растворителей или высоких температур (>120°C) вызывает необратимую деградацию чувствительного элемента.
• Резистивные. Функционируют за счет электросопротивления гигроскопичного материала при поглощении влаги. В качестве гигроскопичного материала, как правило, используются соли лития или полимеры. Отличаются невысокой стоимостью и быстрым откликом, но имеют выраженную нелинейность в крайних диапазонах и подвержены дрейфу при циклических изменениях влажности. Чаще всего используются в бытовых устройствах или промышленных системах, где не требуется высокая точность.
• Термисторные сенсоры температуры. Критичным параметром становится самонагрев датчика: ток через термистор должен быть ограничен до 1 мА, чтобы минимизировать погрешность измерения.
• MEMS-сенсоры (микроэлектромеханические системы). На одном кристалле располагается гигрометрический и температурный датчик. Отличаются высокой точностью, но чувствительны к механическим загрязнениям — частицы пыли размером более 3 мкм нарушают работу микроструктур. Как правило, этот тип сенсоров используется в портативных устройствах, IoT системах.

Типы термогигрометров

Стационарные термогигрометры проектируются для непрерывного мониторинга в промышленных условиях. Имеют усиленный корпус из литого алюминия или нержавеющей стали (класс защиты IP66/IP67). Их конструкция предусматривает настенный или стоечный монтаж с использованием кронштейнов, а кабельные вводы с сальниками обеспечивают защиту от попадания пыли и влаги. Некоторые модели имеют возможность интеграции с BMS-системами через промышленные протоколы (Modbus, BACnet).

Портативные термогигрометры отличаются компактными габаритами (часто карманного формата) и автономным питанием от литиевых батарей. Их корпуса из ударопрочного ABS-пластика с резиновыми накладками обеспечивают защиту при падениях с высоты до 2 м. Конструкция включает складной датчик на шарнире для измерений в труднодоступных зонах и встроенную память на 10 000+ показаний. Ограничением является меньшая точность из-за компромиссов в размерах сенсоров. Такие устройства незаменимы для аудитов систем вентиляции или полевых исследований микроклимата.

Беспроводные термогигрометры с IoT-функционалом используют модули LoRaWAN, Zigbee или NB-IoT для передачи данных). Их конструкция включает энергоэффективные процессоры и сенсоры с ультранизким энергопотреблением. Корпуса герметизируются методом лазерной сварки для защиты от влаги (IP68), а антенны встраиваются в крышку для сохранения компактности. Такие решения применяются в умных зданиях и распределенных системах мониторинга сельскохозяйственных хранилищ, где невозможна прокладка кабелей.

Термогигрометры с выносными сенсорами используют модульную архитектуру, где измерительный блок соединяется с датчиками через экранированные кабели. Сменные сенсоры разных типов подключаются с помощью клеммных колодок с винтовыми зажимами, что позволяет быстро менять зонды при необходимости. Такое исполнение оптимально для мультизонного мониторинга в холодильных камерах или серверных комнатах, где требуется распределенная сеть измерений с единым управляющим блоком.

Влагомеры

Влагомеры — это специализированные измерительные приборы, предназначенные для определения содержания влаги в различных материалах и средах. Их конструкция и принцип действия варьируются в зависимости от типа исследуемого вещества (твердые материалы, жидкости, газы) и требуемой точности:

• Кондуктометрические (игольчатые). Применяются для анализа влажности древесины, бетона, сыпучих материалов.
• Диэлькометрические (бесконтактные). Применяются для неразрушающего контроля влажности стен, стяжек, керамической плитки. Позволяют выявлять скрытые протечки.
• Инфракрасные. Используются при обследовании кровель, фасадов и других больших площадей.
• Микроволновые. Измеряют влажность в сыпучих материалах — зерно, песок. Применяются в конвейерных системах для непрерывного контроля влажности.
• Гравиметрические (сушильно-весовые). Это эталонные лабораторные приборы, обеспечивают высокую точность, но не подходят для оперативного контроля. Этот метод используется для поверки других типов влагомеров и исследований, требующих максимальной точности.
• Нейтронные. Применяются для анализа влажности почвы.
• Оптические. Устанавливаются на конвейерах для бесконтактного анализа влажности сыпучих материалов.

Также для контроля нередко применяются комбинированные модели, в которых кроме датчика влажности есть термодатчики, датчики давления. Это позволяет оперативно контролировать параметры с помощью одного прибора.